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20200615 Résoudre des problèmes au 1D L’approche STIAM

Résoudre des problèmes au 1D
L’approche STIAM

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20200615 Résoudre des problèmes au 1D L’approche STIAM

  1. 1. Résoudre des problèmes au 1D L’approche STIAM @margaridaromero Margarida.Romero@univ-cotedazur.fr Dir. Laboratoire d’Innovation et Numérique pour l’Education (LINE) ANR CreaMaker #CreaCube
  2. 2. Plan de la présentation ● Résolution techno-créative de problèmes ● Résoudre des problèmes au 1D ● “Problèmes pour chercher” ● L’approche STIAM ● Activitiés STIAM pour le 1D : une invitation à la collaboration dans le cadre de l’action AMPIRIC TechnoCreatic et du projet européen Let’s STEAM ! ○ TechnoCreatic : https://frama.link/AMPIRIC-resolutionDePBM ○ Let’s STEAM : http://www.lets-steam.eu/ Micro:Bit CréaCube
  3. 3. Citoyens comme consommateurs du numérique (usage interactif non créatif) Citoyen.ne.s comme cocréateurs numériques (Cocréation participative de connaissances) Résolution cocréative de problèmes à l’aide du numérique #5c21, dont la pensée informatique Src:CultOfMac.com Src:Ladieslearningcode.com
  4. 4. Pensée informatique : Résolution (techno-créative) de problèmes
  5. 5. Résolution (techno-créative) de problèmes Tâche CréaCube : résolution d’une situation-problème par le biais de l’usage de cubes robotiques modulaire Romero, M., DeBlois, L., & Pavel, A. (2018). Créacube, comparaison de la résolution créative de problèmes, chez des enfants et des adultes, par le biais d’une tâche de robotique modulaire. MathémaTICE (61). « Pour résoudre des problèmes interactifs, les élèves doivent se montrer ouverts à la nouveauté, accepter le doute et l’incertitude, et oser utiliser leur intuition pour amorcer une solution » (OCDE, 2014).
  6. 6. La résolution de problèmes, au coeur de l’activité mathématique Plan Villani-Torossian, 2018 : « La pensée mathématique, la résolution de problèmes et la modélisation sont nécessaires dans de nombreux domaines professionnels tels que la santé, l’économie, la conception graphique » (p. 31). https://www.education.gouv.fr/media/11072/download @margaridaromero Cycle de modélisation (Blum et Lei, 2005)
  7. 7. La résolution de problèmes, au coeur de l’activité mathématique BO n°3 du 5 avril 2018 : « La résolution de problèmes doit être au cœur de l'activité mathématique des élèves tout au long de la scolarité obligatoire. Elle participe du questionnement sur le monde et de l'acquisition d'une culture scientifique, et par là contribue à la formation des citoyens ». https://www.education.gouv.fr/media/11072/download @margaridaromero
  8. 8. Contribuer à développer une attitude critique et créative pour résoudre coopérativement des défis collectifs et sociétaux complexes Romero, M., Lille, B., & Patino, A. (Éd.). (2017). Usages créatifs du numérique pour l’apprentissage au XXIe siècle (Vol. 1). Québec: Presses de l’Université du Québec. http://www.puq.ca/catalogue/livres/usages-creatifs-numerique-pour-apprentissage-xxie-3409.html
  9. 9. Résolution (techno-créative) de problèmes #SmartCityMaker #CréeTaVille
  10. 10. STIAM (STEAM en anglais) est l’acronyme qui fait référence à 5 disciplines : ● Sciences ● Technologie ● Ingénierie (Engineering) ● Arts et ● Mathématiques L’approche STIAM permet de soutenir la créativité dans les différentes disciplines (Guyotte, et al, 2015; Wynn & Harris, 2012). #5c21 : 5 compétences clés dans le cadre d’activités techno-créatives : pensée critique, la collaboration, la résolution de problèmes et la créativité, qui correspondent aux compétences transversales PFÉQ et du référentiel de l’OCDE (2016); auxquelles nous y intégrons la pensée informatique ou computationnelle (computational thinking). www.lets-steam.eu
  11. 11. La résolution de problèmes est la capacité d'identifier une situation-problème, pour laquelle le processus et la solution ne sont pas connus d’avance. C’est également la capacité de déterminer une solution, de la construire et de la mettre en œuvre de manière efficace sous une approche itérative.
  12. 12. La résolution de problèmes, une compétence clé La résolution de problèmes est une compétence clé pour faire face à des situations nouvelles qui nécessitent le développement d’un processus pour trouver une solution plausible. La situation-problème n’est pas qu’une situation didactique quelconque, mais « elle doit placer l’apprenant devant une série de décisions à prendre pour atteindre un objectif qu’il a lui-même choisi ou qu’on lui a proposé, voire assigné » (Perrenoud, 1995, p.6). @margaridaromero
  13. 13. Résolution de problèmes en mathématiques Problèmes pour apprendre Houdement (2007) @margaridaromero Résolution de problèmes comme compétence transversale (en mathématiques et d’autres disciplines et contextes) “Problèmes pour chercher” « l’importance du raisonnement mathématique, de la capacité à résoudre des problèmes et de l’applicabilité des savoirs mathématiques aux situations de la vie réelle » (De Corte & Verschaffel, 2008)
  14. 14. Houdement (2007), des “problèmes pour chercher”, les élèves doivent inventer une solution, feure preuve de stratégie et de flexibilité de raisonnement
  15. 15. Houdement (2007), “j’ai des cubes bleus, jaunes, verts et rouges. Quelles tours de 4 cubes puis-je construire avec ces 4 couleurs ?”
  16. 16. @margaridaromero PISA. Résolution de problèmes comme compétence transversale « La maîtrise des matières du programme de cours, comme les langues, les mathématiques et les sciences, est essentielle…, mais les élèves doivent également posséder un véritable arsenal de savoir-faire pour être bien armés pour l’avenir. Parmi ces savoir-faire figurent les compétences en résolution de problèmes, c’est-à-dire la capacité de comprendre des problèmes situés dans des contextes inédits et transdisciplinaires, d’identifier des informations ou des contraintes pertinentes, d’imaginer des processus de résolution alternatifs, d’ élaborer des stratégies de résolution de problèmes, de résoudre les problèmes et de communiquer leur solution. »
  17. 17. Analyse du problèm e Création Solution Identificationduproblème Organisationetmodélisation duproblème Créationd’unesolution Evaluationdelasolutionet améliorationitérative Résolution de problèmes (PISA, PFEQ, Polya) Romero, M. (2019). La programmation n'est pas que technologique. Programmer : une démarche sensible, culturelle et citoyenne pour résoudre des problèmes Spectre (49).
  18. 18. @margaridaromero PISA. Résolution de problèmes comme compétence transversale « Les pays qui préparent mieux leurs élèves à utiliser leurs connaissances dans des contextes de la vie réelle sont également ceux dont les élèves sont le plus à l’aise avec les processus cognitifs requis dans la résolution des problèmes de la vie courante, comme interagir avec des applications technologiques non familières » (OCDE, 2014). Dans le cadre de la tâche CréaCube, observation des processus cognitifs : ● Démarche inductive, exploration des affordances et des outils ● Démarche déductive, exploitation (des connaissances)
  19. 19. D’un point de vue didactique, la situation vise placer l’apprenant dans une démarche où il doit mobiliser et adapter des connaissances pour en élaborer de nouvelles (Brousseau, 1998; Brousseau et Warfield, 2014). La situation-problème « place l’apprenant devant une série de décisions à prendre pour atteindre un objectif qu’il a lui-même choisi ou qu’on lui a proposé, voire assigné » (Perrenoud, 1995, p.6). Face à un artefact nouveau, ce sont les prises de décisions de l’apprenant qui permettront d’explorer par la manipulation et de poser une réflexion sur ses actions afin de repérer le fonctionnement de l’artefact inconnu. Bélanger et al., (2014) ont observé comment la variété de procédures exploitées dans une tâche de résolution de problèmes comme autant de manifestations de créativité au moment d’arrimer et d’organiser le système de connaissances des élèves aux contraintes d’un problème. Romero, M., DeBlois, L., & Pavel, A. (2018). Créacube, comparaison de la résolution créative de problèmes, chez des enfants et des adultes, par le biais d’une tâche de robotique modulaire. MathémaTICE (61).
  20. 20. Résolution techno-créative de problèmes : ● Le numérique n’est pas un but en soi; ● Le numérique au service de la résolution de problèmes 2. Numérique (Systèmes formels et physiques) 1. Analyse du problème 3. Démarche itérative de création Solution
  21. 21. Pensée informatique “La pensée informatique conduit à résoudre des problèmes, à concevoir des systèmes et à comprendre le comportement humain, en s'appuyant sur les concepts fondamentaux de la discipline et en y incluant une large collection d'outils intellectuels qui reflètent l'étendue de la science qu'est l'informatique” (Wing, 2008) “la maitrise d'objets informatiques et la participation à des activités sociales dans un monde en réseau” (Drot-Delange et Bruillard, 2012) “ensemble de stratégies de pensée cognitive et métacognitive liées à la modélisation de connaissances et de processus, à l'abstraction, à l'algorithmique et à l'identification, la décomposition et l'organisation de structures complexes et de suites logiques” (Romero, Lille & Patino, 2017).
  22. 22. Systèmes Systèmes formels (p.ex. code) Systèmes physiques (p.ex. capteurs) Analyse du problèm e Création Solution Identificationduproblème Organisationetmodélisation duproblème Créationd’unesolution Evaluationdelasolutionet améliorationitérative Activités de programmation / robotique créative Activités de codage Opérationalisation de la compétence pensée informatique (Wing, 2006) en trois axes et 6 composantes (Romero, Lepage, & Lille, 2017). Romero, M., Lepage, A., & Lille, B. (2017). Computational thinking development through creative programming in higher education. International Journal of Educational Technology in Higher Education, 14(1), 42.
  23. 23. Activité pierre-papier-ciseaux avec Micro:Bit ● Programmation de la carte Micro:Bit pour jouer à Pierre-Paier-Ciseaux ● Prise de consciences des aspects matériels (capteurs, connexion, énergie, lumière…) et des aspects logiciels Micro:Bit
  24. 24. Tâche CréaCube ● Résolution individuelle vs résolution en binôme ● La coopération développer la créativité et évite l’abandon face aux difficultés ● Les élèves combinent des phases d’exploration et des phases d’exploitation des connaissances (prise de conscience des modes de raisonnement) CréaCube
  25. 25. Systèmes Analyse du problèm e Création Solution Identificationduproblème Organisationetmodélisation duproblème Créationd’unesolution Evaluationdelasolutionet améliorationitérative Analyse de la tâche CreaCube (projet ANR CreaMaker, Romero, Vieville, Cassone, Bassiri et al) Systèmes formels (p.ex. code) Systèmes physiques (p.ex. capteurs) Understanding the problem-situation Concept of autonomous vehicle Magnets Sensors Actuatuors Electric circuit Cubes assembled as a system Creating a solution by assembling by inverting the distance sensor signal
  26. 26. Systèmes Systèmes formels (p.ex. code) Systèmes physiques (p.ex. capteurs) Analyse du problèm e Création Solution Identificationduproblème Organisationetmodélisation duproblème Créationd’unesolution Evaluationdelasolutionet améliorationitérative Pensée informatique et résolution de problèmes Romero, M. (2019). La programmation n'est pas que technologique. Programmer : une démarche sensible, culturelle et citoyenne pour résoudre des problèmes Spectre (49).
  27. 27. Dans le cadre de la tâche CréaCube, observation des processus cognitifs : ● Démarche inductive (essai-erreur), exploration des affordances et des outils ● Démarche déductive, exploitation (des connaissances) Modes de raisonnement dans la résolution (techno-créative) de problèmes
  28. 28. L’apprentissage par problèmes (RP) et l’erreur productive. ● L’apprentissage par problèmes est considéré tant comme un contexte pour apprendre que comme une approche pour enseigner (Arsac, Germain, & Mante, 1991; Charnay, 1992; Lajoie & Bednarz, 2012) ● Du point de vue de l’apprentissage, on reconnaît l’importance pour les élèves de surmonter un obstacle sans pour autant que la solution ne soit hors d’atteinte. ● Dans ce contexte, l’erreur fait partie du processus de recherche de solutions tant par l’expérimentation que par la réinterprétation du problème durant la démarche. ● L’erreur peut-être même productive dans le processus d’apprentissage, il s’agit alors d’une erreur productive (productive failure, Kapur, 2008) qu’il faut même considérer d’un point de vue didactique. (à partir de DeBlois, 2011 et Kapur, 2008) L’erreur dans la résolution (techno-créative) de problèmes
  29. 29. Résoudre des problèmes au 1D L’approche STIAM @margaridaromero Margarida.Romero@univ-cotedazur.fr Dir. Laboratoire d’Innovation et Numérique pour l’Education (LINE) Merci de votre attention
  30. 30. Feyfant, A. (2015). La résolution de problèmes de mathématiques au primaire. Dossier de veille de l’IFÉ, n°105. Lyon : ENS de Lyon. Romero, M. (2019). La programmation n'est pas que technologique. Programmer : une démarche sensible, culturelle et citoyenne pour résoudre des problèmes Spectre (49). Romero, M., Lepage, A., & Lille, B. (2017). Computational thinking development through creative programming in higher education. International Journal of Educational Technology in Higher Education, 14(1), 42. Menon, D., Viéville, T., & Romero, M. (2019). Computational thinking development and assessment through tabletop escape games. International Journal of Serious Games, 6(4), 3-18. Romero, M. (2016). De l’apprentissage procédural de la programmation à l’intégration interdisciplinaire de la programmation créative. Formation et profession, 24(1), 87‑89. https://doi.org/10.18162/fp.2016.a92 Références des études de cette présentation
  31. 31. Menon, D., Viéville, T., & Romero, M. (2019). Computational thinking development and assessment through tabletop escape games. International Journal of Serious Games, 6(4), 3-18.
  32. 32. Pensée informatique et résolution de problèmes Romero, M. (2019). La programmation n'est pas que technologique. Programmer : une démarche sensible, culturelle et citoyenne pour résoudre des problèmes Spectre (49). Solution Solution Espace-problème (itération 2) Espace-problème (itération 1) Solution Espace-problème (itération 3)

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